電験三種 令和7年度下期 機械 問3｜電気機器（誘導機）

電験三種「機械」の「電気機器（誘導機）」からの出題（令和7年度下期 問3）。誘導電動機の始動法を問う穴埋め問題で、正答は(4)です。

巻線形は、二次抵抗を大きくして最大トルクが出る滑りを始動時の滑り(ｱ)1 付近に移し、大きな始動トルクを得ます。抵抗は(ｲ)スリップリングを通して外部につなぎます。

かご形は、Y-Δ始動のほか、(ｳ)始動補償器（単巻変圧器）で電圧を下げる方法や、(ｴ)インバータで電圧と周波数を下げる方法で始動します。単相誘導電動機は、主コイルと(ｵ)位相の異なる電流を補助コイルに流して回転磁界を作ります。よって正答は(4)です。

【ａ：巻線形誘導電動機】

(ｱ) 1：始動の瞬間は回転子が止まっているので滑り s＝1。比例推移により、二次抵抗を大きくすると最大トルクが出る滑りが大きい側に移るので、これを s＝1 付近に合わせれば始動時に最大トルク近くが得られる。s＝0 は同期速度の状態で、始動とは関係がない。

(ｲ) スリップリング：巻線形の回転子巻線は、スリップリングとブラシを通して外部の抵抗につなぐ。整流子は直流機で電流の向きを切り替える部品で、誘導電動機の二次抵抗の引き出しには使わない。

【ｂ：かご形誘導電動機】

(ｳ) 始動補償器：単巻変圧器で電源電圧を下げて電動機に加える方法（始動補償器法）。

(ｴ) インバータ：電圧と周波数の両方を変えられる装置。始動コンデンサは単相誘導電動機の補助コイルに使う部品で、電圧と周波数を下げることはできない。

【ｃ：単相誘導電動機】

(ｵ) 位相：主コイルの電流と位相のずれた電流を補助コイルに流すと、二つの磁界が合成されて回転磁界ができる。電源は同じなので周波数は変えられない。

【選択肢の絞り込み】

(ｱ)が1、(ｲ)がスリップリング、(ｴ)がインバータ、(ｵ)が位相のものは(4)だけです。

【比例推移と始動トルク】

巻線形誘導電動機のトルクは、二次抵抗 r₂ と滑り s の比 r₂／s が同じであれば同じ値になります（比例推移）。二次抵抗を m 倍にすると、同じトルクが m 倍の滑りで得られます。最大トルクの値そのものは二次抵抗によらず一定なので、最大トルクの出る滑りを s＝1 に移せば、始動時に最大トルクを使えます。同時に二次抵抗が大きくなるので始動電流も抑えられます。始動後は回転が上がるにつれて外部抵抗を減らし、最後はスリップリングを短絡して運転します。

【かご形の始動法】

かご形は回転子の導体が短絡されていて外部から抵抗を入れられないので、一次側（電源側）の電圧を下げて始動電流を抑えます。

・Y-Δ始動：巻線の電圧を 1/√3 にし、始動電流・始動トルクとも全電圧始動の 1/3 になる。

・始動補償器法：単巻変圧器で電圧を下げる。タップで電圧を選べる。

・インバータ始動：電圧と周波数をともに低い値から上げていくので、始動電流を抑えながら必要なトルクを得やすい。

選択肢の「始動抵抗器」も一次側に直列に入れて電圧を下げる方法に使えますが、(ｱ)(ｲ)(ｴ)(ｵ)の正しい語句を含む組合せは(4)しかないので、組合せとしては始動補償器に決まります。

【単相誘導電動機が自己始動できない理由】

単相コイルだけでは、磁界は向きが一直線上で交互に入れ替わる交番磁界になります。交番磁界は、逆向きに回る二つの回転磁界に分けて考えられ、止まっているときは両者のトルクが打ち消し合って始動トルクが零になります。そこで、主コイルとは位相の異なる電流を流す補助コイル（コンデンサを直列に入れるなどして位相をずらす）や、磁極の一部を短絡環で囲んだくま取りコイルを設け、回転磁界や移動磁界を作って始動させます。

【まぎらわしい語句】

・(ｱ)の 0 と 1：s＝0 は同期速度、s＝1 は停止（始動の瞬間）。

・(ｲ)の整流子：直流機の部品。

・(ｴ)の始動コンデンサ：単相誘導電動機の補助コイル回路に使う部品で、ｃの内容と結びつく語句をｂに置いたもの。

・(ｵ)の周波数：同じ電源から流れる電流なので、主コイルと補助コイルで周波数は変えられない。

【関連する出題】

電験三種の機械では、誘導電動機の始動法（巻線形の二次抵抗始動、かご形の Y-Δ始動・始動補償器・リアクトル始動・インバータ始動）と、単相誘導電動機の始動方式（分相始動・コンデンサ始動・くま取りコイル）が、文章の穴埋めや正誤の形で繰り返し出題されています。